충전 용량은 높이고 속도는 5배 빠르다…'그래핀 볼'

최장욱 서울데 교수팀, 12분이면 충전가능한 리튬이온 전지 소재 개발

▲그래핀 볼의 확대 이미지.[사진제공=서울대]

[아시아경제 정종오 기자] 충전시간을 12분까지 단축시킨 리튬이온 전지 소재가 나왔다. 최장욱 서울대 교수팀이 기존 전지보다 충전 용량은 45% 높이고 충전 속도는 5배 빠른 '그래핀 볼'을 개발해 관심을 모은다.

기존 리튬이온 전지는 고속충전 기술을 사용해도 완전히 충전하는 데 1시간 가까이 걸렸다. 그래핀 볼 소재를 사용한 배터리는 12분이면 완전 충전이 가능하다. 또 전기차용 배터리에 요구되는 온도 기준인 60도까지 안정성을 유지할 수 있다.

그래핀은 흑연에서 벗겨낸 얇은 탄소 원자막이다. 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통한다. 실리콘보다 140배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있어 급속 충전에 이상적 소재로 꼽힌다.

연구팀은 그래핀을 배터리에 적용할 방법을 찾다가 저렴한 실리카(SiO2)를 이용해 그래핀을 마치 팝콘 같은 3차원 입체 형태로 대량 합성하는 메커니즘을 규명했다. 이 그래핀 볼을 리튬이온 전지의 양극 보호막과 음극 소재로 활용한 결과 충전 용량이 늘고 충전 시간은 단축됐다. 고온 안전성까지 확보할 수 있는 것으로 나타난 것.

리튬이온 전지는 1991년 처음 상용화된 이후 모바일 기기와 전기차 등으로 적용이 확대되고 있다. 용량 증가나 충전 시간 단축 등 성능 개선은 한계에 이른 상황이다. 그래핀은 이 같은 한계를 해결하고 전지의 성능을 끌어올릴 혁신적 소재로 주목받고 있다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr